Датчики концентрации и состава газов, жидкостей, твердых тел

Газоанализатор – это специальный прибор для измерения количественного и качественного состава смеси газов. На сегодняшний день различают 2 основных типа газоанализаторов:

Автоматические газоанализаторы

Данные измерительные приборы позволяют измерять физико-химический или физический состав смеси газов или отдельных его частей. Исходя из принципа действия, существует 3 группы автоматических анализаторов:

1. Химические или объемно-манометрические анализаторы.
2. Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах.
3. Физические газоанализаторы

Назначение этих устройств

Когда в помещении, в воздухе концентрируется опасная пропорция опасных веществ, устройство немедленно оповещает об этом. Применяются звуковые и световые сигналы. Блокируется подача газа.

Монтаж этого прибора обезопасит жильцов квартиры от аккумулирования газа в помещении и поспособствует оперативному устранению утечки. Если прибор имеет модуль GSM, связанный с номером абонента, то он может направлять сигнал на телефон.

И сегодня часто устройство называют бытовым сигнализатором газа – датчиком утечки угарного газа.

И это логично, ведь он монтируется там, где есть угроза скопления опасных элементов.

Шаблонные приборы могут определять концентрацию таких видов газа:

• угарного (CO),
• метана (СН4),
• пропана (С3Н8).

Первый вид наиболее опасный. При его утечке в закрытом помещении возникает смертельная угроза.

Метан есть в главном газопроводе. При его большом скоплении есть большой риск взрыва или пожара.

Пропан – главный компонент сжиженного состава, который по массе превосходит воздух. И даже при открытом пламени возможна концентрация газа внизу помещения, ближе к полу.

В квартиры обычно подаётся состав из пропана, метана, сероводорода, углекислого газа и паров воды. Также для запаха подмешиваются специальные одоранты. Хотя главный компонент – всё же метан. Его пропорция: 70-98%.

Детектор утечки бытового газа может улавливать все эти компоненты. И чаще всего он монтируется около мест, где есть риск утечки (плиты, котлов, колонок и т.д.)

Химические или объемно-манометрические анализаторы

Первая группа устройств этого типа позволяет определить изменение давления и объема газовой смеси при помощи химических реакций, которые происходят с различными компонентами смеси газов.

Структура и принцип функционирования

Базис работы этих приборов – это термомеханические и оптические датчики. Структура всех устройств такова:

1. Начальный преобразователь. Его функция – улавливать и вычислять пропорции газа в воздухе.
2. Измерительный модуль. Он обрабатывает сигнал начального преобразователя и сопоставляет его с заданными параметрами.
3. Блок питания.
4. Корпус.
5. Электромагнитный клапан. Он блокирует подачу горючего.
6. Звуковые и световые индикаторы.

При включении вытяжки на кухне прибор направляет сигнал на пожарный щит.

Газоанализаторы, основанные на физико-химическом и физическом методах

В зависимости от физики использованного процесса, приборы 2-ой группы подразделяются на:

• Хроматографические
• Термохимические
• Фотоколориметрические
• Электрохимические

Хроматографические газоанализаторы

Данный тип приборов предназначен для измерения состава смеси газов, твердых тел или жидкости. Принцип действия хроматографического анализатора заключается в индикации качественного и количественного состава разделенной газовой смеси.

Существует 3 метода хроматографического измерения:

1. Вытеснительный
2. Фронтальный
3. Проявительный

Термохимические газоанализаторы

Термохимические анализаторы газа – это устройства, определяющие энергию выделяемого тепла при прохождении химической реакции в смеси газов.

Принцип работы

Основной принцип работы – процесс окисления компонентов газа с применением дополнительных катализаторов (марганцево-медный катализатор, мелкодисперсная платина).

Измерение возникающей температуры осуществляется с помощью терморезистора, который в зависимости от температуры, меняет свое сопротивление, тем самым изменяя проходящий ток.

Фотоколориметрические газоанализаторы

Фотоколориметрический анализатор газа – это прибор, использующий оптическую систему (излучатель-приемник), который при помощи уровня поглощенного светового потока веществом определяет его.

Существует 2 разновидности фотоколориметрических газоанализаторов:

1. Жидкостный фотоколориметрический анализатор газа (реакция протекает в растворе, что позволяет с точностью до 5% определить компоненты смеси);
2. Ленточный фотоколориметрический газоанализатор (используют для реакции твердые носители).

Электрохимические газоанализаторы

Данный тип приборов предназначен для определения токсических газов в помещениях или на рабочих зонах. Отличительной чертой данного устройства, является возможность применять его во взрывоопасных зонах. Он компактный, энергосберегающий и практически нечувствителен к механическим воздействиям.

Они способны определять следующие вещества:

• Аммиак NН3;
• Сероводород H2S;
• Угарный газ СО;
• Оксид серы SO2;
• Хлор Cl2;
• Объемные доли кислорода (О2).

По принципу действия они подразделяются на:

• Гальванические (реагируют на изменение электропроводности);
• Электро-кондуктометрические (реагируют на изменения тока или напряжения);
• Потенциометрические (измеряют отношение напряженности поля и активных ионов).

В основе работы электрохимических анализаторов газа лежит явление электрохимической компенсации, которое заключается в выделении специального реагента, который реагирует с определенным компонентом смеси.

Физические газоанализаторы

Данные устройства работают благодаря физическим процессам и подразделяются на следующие виды:

• Термокондуктометрические;
• Магнитные;
• Оптические;
• Денсиметрические.

Магнитные газоанализаторы

Предназначены для определения процента О2 в смеси газов.

Магнитные анализаторы газа подразделяются на 2 группы:

1. Термомагнитные;
2. Магнитомеханические.

Данные устройства измеряют силу, которая возникает в неоднородном магнитном поле и воздействует на ротор устройства, и позволяет измерять концентрации в диапазоне 10-2.

Термокондуктометрические газоанализаторы

Данные устройства позволяют определить состав газовой смеси при помощи такой физической величины, как теплопроводность.

Принцип действия: при изменении качественного и количественного состава газовой смеси, изменяется теплопроводность и соответственно сопротивления в терморезисторах, в результате чего полученные данные анализируются, и по шаблону определяется состав определенных компонентов газа.

Оптические газоанализаторы

Устройства данной конструкции работают по принципу изменения оптических свойств газовой смеси (оптическая плотность, спектральное излечение,  показатель преломления и т.д.).

Данные газоанализаторы могут определять как органические (метан СН4,  ацетилен С2Н2, этан С2Н6, и т.д.) так и неорганические (хлор, аммиак, сероводород и т.д.) вещества.

Оптические газоанализаторы подразделяются на:

• Ультрафиолетовые;
• Инфракрасные;
• Спектрофотометрические;
• Интерферометрические.

Принцип действия: определенный газ поглощает инфракрасное излучение с определенной длинной волны, в зависимости от которой устройство ведет расчет.

Разновидности приборов

Эти устройства отличаются друг от друга по виду определяемого газа. Как правило, датчик газа на кухню ставят такой, чтобы он определял CO, СН4 и С3Н8.

В последнее время большую популярность завоёвывают комбинированные модели. Они определяют сразу несколько разновидностей газа.

Ручные газоанализаторы

Ручные анализаторы газа – это переносные устройства, которые обладают высокой точностью и служат для проверки автоматических анализаторов газа в процессе их эксплуатации. Они также предназначены для лабораторных и контрольных анализов.

Основное отличие от автоматических устройств – это длительность процесса забора пробы, которая зависит от квалификации специалиста и может занимать от 5-и до 10-и минут.

Клапаны бытовых детекторов газа

Если на кухне есть вытяжка, включающаяся по сигналу прибора, то безопасность в помещении во многом обеспечивает отсекающий клапан. Он работает по электромагнитному принципу. Он мгновенно пресекает поступление горючего по сигналу прибора.

Есть таких виды клапанов:

1. По диаметру трубы, проводящей газ.
2. Электрические.
3. Имеющие, допустимое давление.

Их виды по конструкции таковы:

1. Нормально-открытый. Он взводится ручным способом. Для его работы не требуется напряжение. Когда срабатывает детектор, следует электрический сигнал, и клапан закрывается. Обозначение клапана — «NA».
2. Нормально-закрытый. Его взведение аналогично. Но необходимо электричество. Он всегда работает под напряжением. По импульсу от устройства напряжение исчезает, происходит закрытие клапана.

Для бытовых задач оптимально использовать первый вид. Ведь при сбоях с электричеством его функциональность никак не пострадает.

Таблица основных преимуществ и недостатков некоторых газоанализаторов

Название	Достоинства	Недостатки
Термохимические	Низкая стоимость	Низкая избирательность; маленький диапазон измеряемой концентрации; непродолжительный срок службы сенсора; низкое быстродействие и чувствительность; для работы требует наличие кислорода
Электрохимические	Позволяет обнаруживать даже мельчайшие частицы вредных газов; широкий диапазон определения загрязняющих органических и неорганических веществ; низкое энергопотребление; приемлемая цена	Ограниченное быстродействие; низкая селективность; крупные габариты; необходимо дополнительно за собой носить огромное количество реагентов и разнообразных блоков
Оптические	Высокая чувствительность; отсутствуют вредные реагенты, необходимые для анализа смеси газов; высокое быстродействие селективность и чувствительность; позволяют определять практически все загрязняющие газы и вещества	Высокая стоимость

На сегодняшний день наибольшего распространения получили:

• Оптические газоанализаторы;
• Электрохимические газоанализаторы.

Установка приборов

Для монтажа газовых анализаторов лучше всего подходят вертикальные поверхности – места возможной газовой утечки (у счётчиков, колонок, котлов, плит).

Нельзя монтировать прибор:

1. На дистанции менее 1 м от горелок.
2. В грязных и пыльных зонах.
3. Рядом с вентиляционными туннелями.
4. В зонах, где хранятся горючие и токсичные материалы.

При монтаже нужно учитывать характеристики газа и высоту его концентрации. Так позиции газов от пола следующие:

• метан – 50 см,
• угарный газ – 180 см(до потолка – 30 см)
• пропан – 50 см.

Комбинированную модель лучше монтировать в диапазоне 50-30 см до потолка.

Чтобы клапаны работали стабильно, поставьте в прибор аккумуляторы, которые способны автоматически переходить на запасное питание.

Установить прибор не сложно. Его можно зафиксировать дюбелями или саморезами.

В его паспорте подробно схематически отражается подключение электричества к нему и его контактирование с прочим оборудованием.

Монтировать клапан на газовые трубы должны только профессионалы.

Минимум раз в год газовый анализатор должен подвергаться процедуре освидетельствования.

Классификация по форм-фактору:

По форм-фактору, устройства можно разделить на на:

• Стационарные  газоанализаторы — устройства, предназначенные для стационарной установки в рабочей зоне промышленных заводов и комбинатов, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих и газодобывающих предприятиях и других производствах
• Портативные  газоанализаторы — устройства, индивидуального применения, которые служат дополнительной защитой к стационарным анализаторам газа
• Переносные газоанализаторы — устройства, занимающие промежуточную нишу между стационарными и портативными. Больше по размеру, чем  портативные устройства, но обладают и большими возможностям. Подходят для небольших предприятий.

Газоанализаторы – это незаменимые устройства, которые используются как на производстве, так и в быту и позволяют определять качественный и количественный состав загрязняющих веществ в рабочей зоне или любом другом помещении, где есть опасные факторы утечки вредных веществ и газов.

Популярные модели

Сегодня купить такие приборы несложно. Их ассортимент приличен. На следующем изображении представлены некоторые хорошо раскупаемые модели

Приличным спросом пользуется и сигнализатор газа «Страж». У него есть разные модификации. Например, TD 0371. Его фото:

Его достоинства:

1. Чувствительность к таким видам газа, как: природный, сжиженный и угарный.
2. Срабатывание в течение 20 сек.
3. Имеет мощную звуковую сирену.
4. Его работа строится от сети. Поэтому не нужно постоянно менять батарейки.
5. Устойчивость к влаге – 95%.
6. Температурная стойкость – до 50 градусов.

Это оптимальный вариант для установки на кухне. Он легко справится с разными испарениями и температурными перепадами.

По инструкции сигнализатор газа Страж TD 0371 нужно монтировать ровную поверхность рядом с источником питания. Для этого применяются два шурупа.

Прибор должен получать постоянное питание от системы с параметром 220 В.

Его можно присоединить к кнопкам тревоги (охраны или пожарной). Можно задействовать как отдельную сигнализацию.

Характеристики и параметры прибора:

1. Виды материала: пластик, стойкий к ударам, металл.
2. Масса – 260 грамм.
3. Потребление электричества – менее 2 В.
4. Параметр звукового сигнала – 70 дБ/м.
5. Функциональный температурный диапазон: 10 – 55 градусов.
6. Габариты: 11 х 7 х 4 см.
7. Срабатывание прибора осуществляется при пропорциях газа 10%LEL.
8. Виды сигнала: звук и мигание.

Ещё одна знаменитая модификация «Стража» для квартиры – это УМ-005.

Модель постоянно контролирует содержание CO и СН4 в воздухе. Если пропорции первого превышают 0,005%, а второго — 0,5%, прибор сразу же оповещает об этом звуковым сигналом световыми диодами.

Тип его монтажа – вертикальный. Для этого подходит стена, ближайшая к газовому аппарату.

Возможно подключение внешнего аккумулятора – 12 В.

Если прибор пищит

Если газосигнализатор «Страж» пищит, то это может означать:

1. Утечку газа. Нужно принять все меры безопасности для таких случаев.
2. Поломку прибора.
3. Проблемы с его питанием.

Если прибор сломался, а в воздухе не опасное содержание вредных компонентов, его следует отремонтировать или заменить.

Применение газоанализаторов контроль состава воздуха

В зависимости от физики использованного процесса, приборы 2-ой группы подразделяются на:

• Хроматографические
• Термохимические
• Фотоколориметрические
• Электрохимические

Хроматографические газоанализаторы

Данный тип приборов предназначен для измерения состава смеси газов, твердых тел или жидкости. Принцип действия хроматографического анализатора заключается в индикации качественного и количественного состава разделенной газовой смеси.

Существует 3 метода хроматографического измерения:

1. Вытеснительный
2. Фронтальный
3. Проявительный

Термохимические газоанализаторы

Термохимические анализаторы газа – это устройства, определяющие энергию выделяемого тепла при прохождении химической реакции в смеси газов.

Принцип работы

Основной принцип работы – процесс окисления компонентов газа с применением дополнительных катализаторов (марганцево-медный катализатор, мелкодисперсная платина).

  Правильная установка двигателя на мотоблок

Измерение возникающей температуры осуществляется с помощью терморезистора, который в зависимости от температуры, меняет свое сопротивление, тем самым изменяя проходящий ток.

Фотоколориметрические газоанализаторы

Фотоколориметрический анализатор газа – это прибор, использующий оптическую систему (излучатель-приемник), который при помощи уровня поглощенного светового потока веществом определяет его.

Существует 2 разновидности фотоколориметрических газоанализаторов:

1. Жидкостный фотоколориметрический анализатор газа (реакция протекает в растворе, что позволяет с точностью до 5% определить компоненты смеси);
2. Ленточный фотоколориметрический газоанализатор (используют для реакции твердые носители).

Электрохимические газоанализаторы

Данный тип приборов предназначен для определения токсических газов в помещениях или на рабочих зонах. Отличительной чертой данного устройства, является возможность применять его во взрывоопасных зонах. Он компактный, энергосберегающий и практически нечувствителен к механическим воздействиям.

Они способны определять следующие вещества:

• Аммиак NН3;
• Сероводород H2S;
• Угарный газ СО;
• Оксид серы SO2;
• Хлор Cl2;
• Объемные доли кислорода (О2).

По принципу действия они подразделяются на:

• Гальванические (реагируют на изменение электропроводности);
• Электро-кондуктометрические (реагируют на изменения тока или напряжения);
• Потенциометрические (измеряют отношение напряженности поля и активных ионов).

В основе работы электрохимических анализаторов газа лежит явление электрохимической компенсации, которое заключается в выделении специального реагента, который реагирует с определенным компонентом смеси.

Физические газоанализаторы

Данные устройства работают благодаря физическим процессам и подразделяются на следующие виды:

• Термокондуктометрические;
• Магнитные;
• Оптические;
• Денсиметрические.

Магнитные газоанализаторы

Предназначены для определения процента О2 в смеси газов.

Магнитные анализаторы газа подразделяются на 2 группы:

1. Термомагнитные;
2. Магнитомеханические.

Данные устройства измеряют силу, которая возникает в неоднородном магнитном поле и воздействует на ротор устройства, и позволяет измерять концентрации в диапазоне 10-2.

Термокондуктометрические газоанализаторы

Данные устройства позволяют определить состав газовой смеси при помощи такой физической величины, как теплопроводность.

Принцип действия: при изменении качественного и количественного состава газовой смеси, изменяется теплопроводность и соответственно сопротивления в терморезисторах, в результате чего полученные данные анализируются, и по шаблону определяется состав определенных компонентов газа.

Оптические газоанализаторы

Устройства данной конструкции работают по принципу изменения оптических свойств газовой смеси (оптическая плотность, спектральное излечение, показатель преломления и т.д.).

Данные газоанализаторы могут определять как органические (метан СН4, ацетилен С2Н2, этан С2Н6, и т.д.) так и неорганические (хлор, аммиак, сероводород и т.д.) вещества.

Оптические газоанализаторы подразделяются на:

  Продажа инструментов — газовый ключ

• Ультрафиолетовые;
• Инфракрасные;
• Спектрофотометрические;
• Интерферометрические.

Принцип действия: определенный газ поглощает инфракрасное излучение с определенной длинной волны, в зависимости от которой устройство ведет расчет.

Виды газоанализаторов

Разновидность газоанализаторов по физическим признакам работы. На сегодняшний день, существует более 10 разновидностей газоанализаторов, которые делятся по физическим признакам осуществления анализа газовой среды.

Но, так таковой, универсальной конструкции не существует, по которой осуществляется замер состава примесей. Для одних подходит определенный физический принцип, а для других он будет неприемлем.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Синтез-газ

Термокондуктометрический

Может реагировать на теплопроводность смесей. Он производит анализ, на сколько эффективно передаётся температура в газовой среде. Этот прибор подойдёт лишь в том случае, если теплопроводность у примесей и газов значительно отличается между собой.

Пневматический

Предназначен для определения вязкости смеси, которая присуще данному помещению. Они используются тоже на взрывоопасных объектах, так как не имеют электрического компонента. Нет искры, следовательно, не будет газ воспламеняться.

Магнитный

Он подходит для анализа кислорода. Эти приборы используются в тех механизмах, где газовая смесь подлежит сжиганию. Пример индикатора: лямбдазонт.

Он находится в выхлопной системе автомобилей, который сейчас актуальны на современном авторынке. Предназначен для определения концентрации кислорода в соотношении выхода выхлопных газов.

Служит также для определения на сколько хорошо прогрелось автомобильное топливо. Инфракрасный

Нужны для того чтобы облучать инфракрасными лучами газовую среду. У них есть встроенный взрывозащищенный корпус, так как используется там, где есть взрывоопасные вещества. Его используют для лабораторий и промышленности.

Ионизационный

Проверяет на наличие электропроводимости. Если есть в составе примеси, то электропроводимость отличается. Это фиксируется и отражается в процентах на табло. Он предназначен для газов, которые не воспламеняются.

Ультрафиолетовые

У них такой же принцип, как и у инфракрасных. Но есть отличие в том, что облучают ультрафиолетовыми лучами. Эти приборы могут анализировать интенсивность поглощение среды, с помощью лучей, которые на них направлены.

Люминесцентный

Необходим для того, чтобы определить какие у газов есть люминесцирующие свойства. Они зависят от концентрации этих примесей. Это редкий вид устройств, потому что это наиболее сложный вид. В практике, как правило, используют более простые технологии.

Есть и другое оборудование, которые обладает другими физическими принципами. Оно наиболее затратное и требует сложное обслуживание. Оборудование, основанное на химических принципах заправляют определенными химическими реагентами.

Они применяются, если есть наличие специфических газов, для которых другие способы не подходят.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Коррозия оборудования

Таблица основных преимуществ и недостатков некоторых газоанализаторов

Название	Достоинства	Недостатки
Термохимические	Низкая стоимость	Низкая избирательность; маленький диапазон измеряемой концентрации; непродолжительный срок службы сенсора; низкое быстродействие и чувствительность; для работы требует наличие кислорода
Электрохимические	Позволяет обнаруживать даже мельчайшие частицы вредных газов; широкий диапазон определения загрязняющих органических и неорганических веществ; низкое энергопотребление; приемлемая цена	Ограниченное быстродействие; низкая селективность; крупные габариты; необходимо дополнительно за собой носить огромное количество реагентов и разнообразных блоков
Оптические	Высокая чувствительность; отсутствуют вредные реагенты, необходимые для анализа смеси газов; высокое быстродействие селективность и чувствительность; позволяют определять практически все загрязняющие газы и вещества	Высокая стоимость

На сегодняшний день наибольшего распространения получили:

• Оптические газоанализаторы;
• Электрохимические газоанализаторы.

Руководство по эксплуатации и хранение

Установка, использование и поверка газоанализаторов воздуха рабочей зоны должны проходить в строгом соответствии с условиями, указанными предприятием-изготовителем.

Требования к хранению зависят от устройства анализатора. Так, например, электрохимические приборы хранятся в упаковке поставщика в отапливаемом хранилище при температуре от +5ºС до +40ºС и выдерживают высокую влажность.

  Как разобрать катушку на триммере видео

Оптические устройства допускают температурный интервал от -50ºС до +50ºС, однако чувствительны к резким перепадам температуры и влажности, а также к пыли, агрессивным парам и другим вредным примесям.

Гарантийный срок хранения, как правило, составляет 12 месяцев, а период обслуживания по гарантии не превышает полутора лет.

Адекватно подобранный, исправный и правильно используемый газоанализатор предоставляет точную и своевременную информацию о составе воздуха рабочей зоны. Эта информация может оказаться не только нужной, но и жизненно важной для работника.

В заключение предлагаем посмотреть видео-обзор, как работает газоанализатор ФП11.2К:

Классификация по форм-фактору:

По форм-фактору, устройства можно разделить на на:

• Стационарные газоанализаторы — устройства, предназначенные для стационарной установки в рабочей зоне промышленных заводов и комбинатов, химических лабораториях, на нефтеперерабатывающих и газодобывающих предприятиях и других производствах
• Портативные газоанализаторы — устройства, индивидуального применения, которые служат дополнительной защитой к стационарным анализаторам газа
• Переносные газоанализаторы — устройства, занимающие промежуточную нишу между стационарными и портативными. Больше по размеру, чем портативные устройства, но обладают и большими возможностям. Подходят для небольших предприятий.

Газоанализаторы – это незаменимые устройства, которые используются как на производстве, так и в быту и позволяют определять качественный и количественный состав загрязняющих веществ в рабочей зоне или любом другом помещении, где есть опасные факторы утечки вредных веществ и газов.

Термокондуктометрические датчики

Работа термокондуктометрических газоанализаторов основана на зависимости теплопроводности газовой смеси от наличия различных компонентов, входящих в ее состав.

Измерительная ячейка датчика представляет обычно цилиндрический канал, заполняемый анализируемым газом и выполненный из материала хорошо проводящего тепло. Внутри канала располагается нагревательный элемент, запитанный от источника напряжения.

При заполнении ячейки воздухом и при стабильном значении тока, температура нагревательного элемента будет иметь определенную температуру, при которой количество тепла, полученное элементом, будет равно количеству тепла, отдаваемого им материалу канала вследствие теплопроводности воздуха.

Если вместо воздуха канал будет заполнен газом со значительно отличающейся теплопроводностью, то температура нагревательного элемента измениться, причем, если теплопроводность газа будет больше теплопроводности воздуха, то температура элемента снизится, а если меньше – повысится. Следовательно, измеряя темепературу нагревательного элемента с помощью датчиков температуры, можно судить о процентном содержании в смеси компонентов с определенной теплопроводностью.

Конструктивно чувствительный датчик газоанализатора (рис.3) представляет мостовую схему. Во все четыре плеча моста включены равные по величине платиновые резисторы

Рис.3 Измерительная ячейка термокондуктометрического газоанализатора.

R1 — R4. Резисторы R1и R3 являются рабочими и размещены в каналах, через которые транспортируется анализируемая смесь, а резисторы R2 и R4 – сравнительные и расположены в закрытых каналах, заполненных воздухом.

При протекании через рабочие камеры анализируемой смеси мост разбалансируется, причем величина разбаланса пропорциональна теплопроводности анализируемого компонента и, следовательно, его концентрации, которая фиксируется вторичным прибором 2.

Принцип работы газоанализаторов, использующих термохимические датчики концентрации, основан на измерении повышения температуры нагретой платиновой нити, на поверхности которой происходит каталитическое сгорание горючих компонентов газовой смеси.

Основой измерительной схемы датчика (рис.

4) является мост Уитстона, но только в отличие от классической схемы в два плеча встроены терморезисторы R2 и R3: рабочий терморезистор R3 размещен в камере, через которую продувается анализируемая смесь, второй терморезистор R2 является сравнительным и установлен в герметичной камере, заполненной воздухом. В остальные два плеча встроены резисторы R1 и R4 из манганиновой проволоки.

Читать далее: Как и чем штробить стены под проводку инструктаж по работе

Терморезисторы нагреваются током источника стабилизированного напряжения 1 до температуры, при которой на ее поверхности происходит каталитическое сгорание анализируемого компонента. В результате реакции горения температура терморезистора R3 резко повышается и, как следствие, увеличивается его сопротивление, что нарушает равновесное состояние моста.

Обычно датчики этого типа используются в качестве сигнализаторов при анализе горючих газов на производстве.

Бытовой сигнализатор загазованности — прибор, который может спасти вашу жизнь. Датчики утечки газа с клапаном: особенности, виды и принцип работы

По своей сути датчик утечки газа представляет собой небольшое, иногда мобильное устройство, которое реагирует на изменение состава воздуха в помещении. Специальный запорный элемент (клапан), дополняющие прибор, дает возможность вовремя останавливать подачу топлива, если его избыток обнаружен в воздухе.

Устройство для контроля протечки газа, снабженное запорным клапаном, может оповещать владельцев об утечке с помощью звуковых или световых сигналов. Некоторые модели могут работать в системе «Умный дом».

Газоанализаторы, которые интегрируются в систему «умного дома», способны информировать владельца об утечке путем отправки сообщений. Дополнительно установка специального приложения на смартфон позволяет контролировать состояние воздуха в режиме реального времени

Наличие отсекателя делает работу газоанализатора предельно автономной: датчик без участия человека самостоятельно перекроет подачу газа, что особенно удобно, если владельцев жилья нет дома. Дополнительно современные устройства могут включить принудительную вентиляцию в помещении и передать сигнал о возникновении аварийной ситуации в соответствующие службы.

Само устройство состоит из основных функциональных узлов.

• первичныйпреобразователь — датчик, который улавливает газ в окружающем воздухе и фиксирует его концентрацию;
• измерительныймодуль — считывает информацию с первичного преобразователя и сравнивает ее с допустимыми номинальными величинами;
• исполнительный узел — клапан, который непосредственно останавливает подачу голубого топлива;
• элемент питания — сетевой блок, аккумулятор или гальванический элемент.

Датчик может реагировать на различные виды газов, благодаря чему детекторы можно классифицировать по типу поглощаемого топлива.

Приборы могут быть следующего типа:

• анализаторы содержания природного газа;
• детекторы углекислого газа;
• датчики по выявлению угарного газа;
• комбинированные устройства, реагирующие на разные газы.

• Последний тип является более популярным, так как дает возможность в полной мере отслеживать безопасность состава воздуха.
• Датчики утечки газа комбинированного типа обычно распознают наличие в воздухе метана и угарного газа, сигнализируя о превышении допустимой концентрации этих веществ
• Дополнительно современные приборы разделяют и по способу определения концентрации газа:

1. Каталитические газоанализаторы (или термокаталитические) – у них поверхность чувствительного элемента покрыта слоем катализатора (диоксидом олова, платины, палладия). Газ, концентрация которого повышается при утечке, окисляется кислородом воздуха, что вызывает нагрев. Что, в свою очередь, является сигналом для срабатывания датчика.
2. Полупроводниковые детекторы срабатывают при резком понижении сопротивления чувствительного элемента, выполненного на основе оксида олова. Сопротивление снижается при повышении концентрации СО, который доокисляется. Для обеспечения быстродействия сенсора в его конструкции предусмотрен нагреватель – резистивный слой из инертных материалов.
3. Электрохимические датчики с твердотельным или жидким электролитом – у первых используется твердый электролит  связке с нагревателем, а у вторых в качестве чувствительного элемента выступает кислотный или щелочной раствор.
4. Инфракрасные датчики устанавливают текущую концентрацию топлива, анализируя среду, которая находится в пределах инфракрасного спектра.

По способу питания газоанализаторы бывают проводными и беспроводными. Первые работают от сети и зависимы от наличия электроэнергии. Датчики второго типа функционируют благодаря аккумулятору, являются более надежными благодаря своей автономности.

Оснащение прибора клапаном-отсекателем значительно расширяет функционал устройства и делает его эксплуатацию более рациональной. Ведь всего один вовремя сработавший запорный клапан может спасти десятки жизней. Поэтому на принципах работы этого узла стоит остановиться подробнее.

Устройство и принцип работы клапана

Наиболее популярными для бытового использования остаются электромагнитные отсекающие клапаны и отсекающие клапаны с управлением с помощью электроимпульса.

Запорный механизм электромагнитного клапана позволяет молниеносно блокировать подачу топлива при выявлении аварийной утечки. Узел монтируется на входе в газопровод. Как только датчик фиксирует предельную норму концентрации газа, механизм замыкает электрическую цепь, после чего клапан закрывается.

Клапан-отсекатель представляет собой достаточно небольшой узел. Обычно после срабатывания его нужно заново взвести вручную, после чего он снова будет готов к работе

Газоанализаторы с клапанами, предназначенные для использования в доме/квартире, отсекающие газ благодаря работе электрического импульса, работают несколько иначе.

Клапан находится в открытом положении благодаря механической защелке.

Если датчик фиксирует утечку, короткий импульс тока передается на катушку электромагнита, после чего защелка срабатывает, а сам клапан переходит в закрытое положение.

Клапаны подобного типа условно разделяются на нормально открытые (NA) и нормально закрытые (NС). В устройстве первой разновидности не предусмотрена подача напряжения на катушку, отсечка газа происходит при срабатывании датчика. Во втором случае для открытия самого клапана необходима подача импульса, а отсечка газа клапаном происходит в момент исчезновения напряжения в катушке.

Клапаны NA больше подходят для эксплуатации в домашних условиях, так как даже неожиданное отключение электроэнергии не приведет к перекрытию газа.

Дополнительно газоанализаторы с подобными клапанами считаются более экономичными: если для поддержания работы NС отсекателя требуется постоянное поддержание напряжения в катушке, то для функционирования клапана типа NA в открытом состоянии подача электроэнергии не нужна.

Разновидности

Сегодня существует немалое количество различных датчиков утечки газа. Чаще всего их делят на две большие группы.

Такие типы датчиков различаются способом питания. Проводные устройства подключаются к электросети. Беспроводные аппараты работают с помощью аккумулятора, который встраивается в датчик.

Существует и другая классификация подобных агрегатов. В зависимости от способа установления концентрации топлива выделяют приборы:

• каталитические;
• инфракрасные;
• полупроводниковые;

Первые агрегаты основаны на принципе сгорания газа, вследствие чего образуются вода и углекислый газ. Происходит это во время прохождения воздуха через специальный элемент прибора.

Датчики утечки топлива из второй группы работают за счет поглощения среды, которая находится в пределах инфракрасного спектра.

Последний вид аппаратов поглощает оксид газа, разогретый до высокой температуры.

Также подобные устройства подразделяются в зависимости от вида поглощаемого газа на:

• датчики природного газа;
• устройства определения угарного газа;
• аппараты, выявляющие углекислый газ.

Кроме этого, в специализированных магазинах сегодня можно встретить датчики утечки газа с электромагнитным клапаном. Их изготавливают с запорным механизмом, который предназначен для того, чтобы в случае утечки быстро замкнуть электрическую цепь. После этого клапан закрывается. Он имеет достаточно длительный срок эксплуатации.

Также выпускают технику с сигнализатором и отсечным клапаном. Если количество поступившего газа превысило определенную норму, то в аппарате начинает работать специальный элемент, который передает сигнал человеку на мобильный телефон.

Популярным вариантом сегодня является газоанализатор с беспроводным модулем GSM информирования. Нередко его используют вместе с GSM сигнализацией. После срабатывания чувствительного механизма на телефон хозяев приходит сигнал об утечке газа.

Такой модуль часто используют вместе с другими элементами, обеспечивающими безопасность владельцев газовых приборов. К подобным аппаратам можно подключить пожарные оповещатели, датчик открывания и закрытия ворот.

На что реагирует сигнализатор

Значение величины контролируемого параметра в воздухе, при котором сигнализатор сработает, для большинства бытовых датчиков одинаково и составляет:

1. Метан — 0,1–1%.
2. Пропан — 0,46–0,05%.
3. Окись углерода — 0,005–0,01%.

Процентные величины метана и пропана примерно в пять раз меньше нижнего концентрационного предела распространения пламени для этих газов. Это означает, что сигнализатор сработает гораздо раньше, чем содержание газа в воздухе достигнет взрывоопасной концентрации.

Советы по выбору

Чтобы приобрести подходящую модель газоанализатора, следует обратить внимание на некоторые нюансы. Учитывайте, что наиболее безопасным вариантом будет модель с клапаном, который замыкает цепь при слишком большой концентрации газа в помещении и не позволяет топливу продолжать поступать. При этом следует посмотреть, каков срок эксплуатации клапана.

Также стоит обратить внимание на диапазон рабочих температур. Подобные детекторы могут работать только при определенном температурном режиме. Не забывайте смотреть и на разновидность газа, для которого предусмотрен датчик.

Обратите внимание и на наличие сигнализатора. Такие модели являются наиболее современными и функциональными, так как могут оповещать человека, даже если он не находится в помещении.

Кто и зачем требует установку датчиков?

Прежде всего установка датчиков утечки газа необходима для того, чтобы уменьшить количество взрывов, пожаров и прочих аварийных происшествий. И, естественно, уменьшить число пострадавших.

Именно по этой причине обязательная установка этих контролирующих приборов в начале этого года была внесена на рассмотрение в Государственную Думу.

Обосновывая наличием современных технологий в этой области, авторы законопроекта требуют разработать и повсеместно подключить систему контроля за газом, которая позволит в автоматическом режиме оповещать и перекрывать подачу газа при возникновении аварийных ситуаций.

Кстати, решение проблемы установки подобных систем должны быть обеспечены за счет денежных средств фонда капитального ремонта, в сферу использования которого входит:

• ремонт лифтов;
• ремонт подвалов и крыш;
• ремонт и обеспечение нормального функционирования внутридомовых инженерных систем.

Разработчики законопроекта предполагают, что датчики должны быть установлены в подвалах с газовыми котлами и на кухнях.

В результате, изменение Жилищного кодекса не произошло, а был разработаны и утверждены специальные Правила, регламентирующие порядок проектирования систем газопотребления в жилых зданиях. Эти правила имеют аббревиатуру – СП 402.1325800.2018 и вступили в силу с июня 2019 года.